JP2001341539A - 四輪駆動車における前後輪変速装置 - Google Patents

四輪駆動車における前後輪変速装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、前後輪のタイヤ径の違いに応じ
て、前後輪の周速が同じになるように前後輪の変速比を
個別に制御して、動力循環等の不具合を回避し、スムー
ズな四輪駆動を実現する四輪駆動車における前後輪変速
装置を提供する。 【解決手段】 コントローラ３０は、車両の運転状態に
基づいてトロイダル型無段変速機６の後輪用無段変速部
における後輪目標変速比（後輪目標傾転角φｃｒ）を算
出し、スリップのない二輪駆動状態における直進・定速
走行時に算出した前後輪のタイヤ径比に基づいて後輪目
標変速比を補正して得られた変速比を前輪用無段変速部
における前輪目標変速比（前輪目標傾転角φｃｆ）に設
定する。前輪の周速を後輪の周速に合わせる制御が行わ
れ、周速差に起因した動力循環が回避され、スムーズな
四輪駆動走行を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、トロイ
ダル型無段変速機のような無段変速機を用いて前輪と後
輪とを個別に駆動する四輪駆動車における前後輪変速装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、四輪駆動車においては、四輪駆動
の軽量化、動力循環の回避、及び燃費の向上等を目的
に、前輪用と後輪用とにそれぞれ無段変速ユニット（Ｃ
ＶＴ）を持ち、各無段変速ユニットを介して前輪駆動軸
及び後輪駆動軸を変速駆動することが考えられている。
【０００３】上記のような四輪駆動車のための無段変速
機として、１本の出力軸に２個の入力ディスクを固定
し、入力軸の周囲に２本の出力軸を独立して回転自在に
支持し、各入力ディスクと各出力軸に固定された出力デ
ィスクとの間にパワーローラを配設して無段変速ユニッ
トを構成し、各出力軸の回転力を互いに独立して取り出
すことにより、フルタイム四輪駆動を行うことが可能な
トロイダル型無段変速機が提案されている（特開平５−
１５７１５１号公報）。このトロイダル型無段変速機に
よれば、前輪は一方の無段変速ユニットの出力側ディス
クから取り出した回転により駆動され、後輪は他方の無
段変速ユニットの出力側ディスクから取り出した回転に
より駆動されるように構成し、一方の変位軸の傾斜角度
と他方の変位軸の傾斜角度とを異ならせる制御を行うこ
とにより、進路変更時における前輪と後輪との回転速度
差を吸収しつつ、センターデファレンシャル無しに、少
ない動力損失で四輪駆動車の駆動を行うことが可能であ
る。
【０００４】四輪駆動車においては、テンパータイヤを
装着したときは勿論のこと、タイヤ空気圧の減少、タイ
ヤ空気圧調整の不良、トレッド面の摩耗等が生じたとき
に、一部の車輪のタイヤ径が変化することがある。左右
の一方の車輪のタイヤ径の変化は、前輪軸及び後輪軸に
それぞれディファレンシャル装置が設けられているの
で、前輪駆動軸又は後輪駆動軸に対しては左右輪の平均
的なタイヤ径の変化として現れる。前後輪のタイヤ径に
違いが生じることにより、前後駆動系の回転数の差に基
づく動力循環が発生するので、これを回避する必要があ
る。
【０００５】前後輪のうち一方にはエンジンの駆動力を
直接伝達し、他方にはトルク分配用のクラッチを介して
伝達するトルクスプリット式の四輪駆動車において、異
径タイヤを装着したとき、前後輪回転速度差対応制御を
残しながら、タイヤ径差や車速にかかわらず、確実にト
ランスファやディファレンシャルの耐久性を向上し振動
発生防止等を図ったものとして、特開平５−３１９１２
２号公報に開示されたものがある。異径タイヤの装着が
検出されたときには、タイヤ径差が大で車速が高いほど
不感帯を大きくした前後輪回転速度差に基づくクラッチ
トルク演算値と、車速が高いほど低い値とされる最大ク
ラッチトルク演算値とのうち小さい方の値を選択し、こ
の選択された演算値を得る駆動力配分制御を行う駆動力
配分制御手段が設けられている。低速走行時には、不感
帯を持つ前後輪回転速度差に基づくクラッチトルク演算
値が選択され、不感帯の幅により異径タイヤによる前後
輪回転速度差の影響が取り除かれる。車速が増加すると
きには、最大クラッチトルク演算値が制限されるので、
油温許容値を超えることを回避している。
【０００６】また、動力源である電気モータの左右の出
力軸にそれぞれ個別に変速比を制御可能なトロイダル型
無段変速部を配設して、左右の車輪の回転数やトルクを
個別に制御した電気自動車の駆動装置が、特開平１０−
１４８２４５号公報に開示されている。両トロイダル型
無段変速部は、左右の車輪の回転数を吸収するように機
能したり、旋回時に差動装置として機能させることが可
能である。即ち、舵角センサと車速センサとでそれぞれ
舵角と車速を検出し、検出した舵角と車速とに基づいて
パワーローラの傾転角を制御して、左右の車輪の回転数
やトルクを個別に制御している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、前後輪
のタイヤ径に不揃いがあるときには、前後輪の変速比を
揃えて前輪駆動軸と後輪駆動軸との回転数を同じに設定
しておくと、直進走行時においてさえも却ってタイヤの
周速に違いを生じ、動力循環等の不具合の原因となる。
そこで、前後輪のタイヤ径に不揃いがあるときには、前
後輪の変速比がそれぞれ独立して制御可能であることを
利用して、各車輪の周速が同じになるように車輪の変速
比を変更することで、タイヤ径に不揃いに起因した動力
循環等の不具合を回避する点で解決すべき課題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
課題を解決することであり、前後輪のタイヤ径の変化を
検出して、前後輪のタイヤ径の違いが検出されたときに
はその違いに応じて、前後輪の周速が同じになるように
前後輪の変速比を個別に制御して、動力循環等の不具合
を回避し、スムーズな四輪駆動を実現することが可能な
四輪駆動車における前後輪変速装置を提供することであ
る。
【０００９】この発明は、入力回転を変速して前輪を駆
動する前輪駆動軸に出力する前輪用無段変速部、入力回
転を変速して後輪を駆動する後輪駆動軸に出力する後輪
用無段変速部、車両の運転状態を検出する検出手段、及
び前記検出手段が検出した車両の運転状態に基づいて前
記前輪用無段変速部と前記後輪用無段変速部とを変速制
御するコントローラを具備し、前記コントローラは、前
記車両が直進・定速走行をしている時において前記前輪
と前記後輪とのタイヤ径比を算出し、前記検出手段が検
出した前記車両の運転状態に基づいて算出した目標変速
比を前記後輪用無段変速部における後輪目標変速比に設
定し、前記タイヤ径比に基づいて前記目標変速比を補正
することにより求めた変速比を前記前輪用無段変速部に
おける前輪目標変速比に設定することから成る四輪駆動
車における前後輪変速装置に関する。
【００１０】この四輪駆動車における前後輪変速装置に
よれば、コントローラは、検出手段が検出した車両の運
転状態に基づいて目標変速比を算出し、算出した目標変
速比を後輪用無段変速部における後輪目標変速比に設定
する。コントローラは、また、車両がスリップが少ない
運転状態にある直進・定速走行をしている時において前
輪と後輪とのタイヤ径比を算出し、タイヤ径比に基づい
て目標変速比を補正することにより求めた変速比を前輪
用無段変速部における前輪目標変速比に設定する。即
ち、前後輪間でタイヤ径が変化したときには、後輪用無
段変速部に設定された後輪目標変速比を基準にして前輪
目標変速比をタイヤ径比に基づいて補正することによ
り、前輪の周速を後輪の周速に合わせる制御が行われ、
周速差に起因した動力循環が回避される。例えば、前輪
のタイヤ径が小さくなったときには、前輪のみの変速比
制御が可能であることを利用して前輪の変速比を増速側
にして、より高速で前輪を回転させれば、後輪との周速
差をなくすことが可能である。
【００１１】前記コントローラは、前記タイヤ径比を、
前記前輪駆動軸と前記後輪駆動軸の回転数の比から算出
する。例えば、ある車輪のタイヤ径が小さくなると、そ
のタイヤに関連する駆動軸の回転数、又は左右輪に設け
られている各輪速センサの検出値の平均値が上昇するの
で、前輪駆動軸と後輪駆動軸の回転数の比から前後輪間
のタイヤ径比を求めることが可能である。
【００１２】前記コントローラは、前記タイヤ径比に基
づいて算出された変速比補正量を前記目標変速比に加算
することにより前記前輪目標変速比を求める。即ち、前
輪変速比を求める補正は、タイヤ径比に基づいて算出さ
れた変速比補正量の後輪目標変速比への加算で行われる
ので、コントローラにおける変速比の演算が簡単に行わ
れ、演算時間やＣＰＵやメモリ等の演算負担が少なくて
済む。
【００１３】前記コントローラは、前記変速比補正量
を、前記タイヤ径比を変数として予め定められた演算式
又はマップに基づいて算出する。前輪の周速を後輪の周
速に合わせるための変速比補正量は、タイヤ径比から理
論的に演算式に基づいて算出される。また、その演算式
から求めたタイヤ径比と変速比補正量との複数の座標値
を用いてマップを予め作成しておき、そのマップを参照
することにより、算出したタイヤ径比に対応した変速比
補正量を、例えば、線形補完等の簡単で適当な補完にて
算出することも可能である。
【００１４】前記マップは、前記演算式から算出された
前記変速比補正量の近似値に基づいて予め作成されてい
る。この演算式によって得られる変速比補正量の範囲
は、生じ得ると考慮されるタイヤ径比及び運転状態に基
づく後輪目標変速比に対して、狭い範囲となっているの
で、簡単な近似関数にて近似することもでき、近似関数
の演算にて得られた変速比補正量に基づいて後輪目標変
速比を補正し、得られた変速比を前輪目標変速比に設定
しても、良好な前後輪変速制御が得られる。
【００１５】前記コントローラは、算出された前記変速
比補正量を前記タイヤ径比に基づいて更に補正する。マ
ップ又は近似関数によって算出された変速比補正量は、
タイヤ径比に基づいて更に補正することにより、より一
層、前後輪における周速の違いを回避することが可能で
ある。
【００１６】この四輪駆動車における前後輪変速装置に
おいて、前記前輪用無段変速部と前記後輪用無段変速部
とは、それぞれ、駆動力が入力される入力ディスク、前
記入力ディスクに対向して配置され且つ前記前輪駆動軸
又は前記後輪駆動軸に連結された出力ディスク、及び前
記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に傾転可能に
配置され前記入力ディスクと前記出力ディスクとの接触
点を変更することにより前記入力ディスクの回転を無段
階に変速して前記出力ディスクに伝達するパワーローラ
を備えているトロイダル型無段変速部である。トロイダ
ル型無段変速部は、ベルト式の無段変速機と比較して大
きなトルクを伝達することが可能であり、中型・大型車
における前後輪を独立して変速駆動する四輪駆動に適し
ている。
【００１７】前記パワーローラは、アクチュエータによ
って傾転軸方向に移動可能なトラニオンに回転自在に支
持されており、前記コントローラは、前記前輪用無段変
速部と前記後輪用無段変速部とにおいて、それぞれ、前
記前輪目標変速比又は前記後輪目標変速比と前記出力デ
ィスクの回転に基づいて算出される前輪実変速比又は後
輪実変速比との偏差に基づいて、前記アクチュエータの
作動を制御することにより、前記パワーローラの傾転角
をフィードバック制御する。パワーローラは、トラニオ
ンが傾転軸方向に移動することによって、入力ディスク
及び出力ディスクからの傾転力を受けて傾転可能であ
る。また、トラニオンを傾転軸方向に変位させるアクチ
ュエータとしては、油圧シリンダを用いることができ、
油圧シリンダへの供給油圧を制御することにより、パワ
ーローラの傾転角が制御される。
【００１８】前記コントローラは、前輪目標変速比及び
前記後輪目標変速比に対応して、それぞれ、前記前輪用
無段変速部における前記パワーローラの前輪目標傾転
角、又は前記後輪用無段変速部における前記パワーロー
ラの後輪目標傾転角を設定し、前記前輪目標傾転角及び
前記後輪目標傾転角に基づいて前記前輪用無段変速部及
び前記後輪用無段変速部を変速制御する。傾転角をフィ
ードバック制御をする場合、目標傾転角に対して、実際
に検出された実傾転角との偏差に基づいて、その偏差が
なくなるように、アクチュエータの作動が制御される。
【００１９】前記前輪用無段変速部と前記後輪用無段変
速部とは、前記車両のエンジンからの出力が出力される
主軸上に、前記各入力ディスクを前記主軸に連結した状
態で軸方向に対向して配置されたダブルキャビティ式ト
ロイダル型無段変速機を構成している。前記前輪用無段
変速部と前記後輪用無段変速部とは、ダブルキャビティ
式のトロイダル型無段変速機の各トロイダル変速部とさ
れる。前輪用無段変速部によって変速された回転は、例
えば、チェーン伝動装置を介して主軸に平行に配置され
た前輪駆動用のプロペラシャフトに出力され、後輪用無
段変速部によって変速された回転は、例えば、別のチェ
ーン伝動装置を介して主軸と同軸に配設された後輪駆動
用のプロペラシャフトに出力される。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、こ
の発明による四輪駆動車における前後輪変速装置の実施
例を説明する。図１はこの発明による前後輪変速装置が
適用される四輪駆動車の概略平面図、図２は図１に示す
四輪駆動車における前後輪変速装置の縦断面図である。
【００２１】図１において、この発明による前後輪変速
装置が適用される四輪駆動車１は、エンジン２、エンジ
ンの出力側に設けられているトルクコンバータ３、トル
クコンバータ３の後流に設けられているクラッチユニッ
ト４、クラッチユニット４の出力側において、主軸５に
配設されたダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速
機（ＣＶＴ）６を備えている。この実施例では発進用ク
ラッチの代わりにトルクコンバータ３が用いられてい
る。また、クラッチユニット４は、リングギヤ、キャリ
ヤ及びケーシングに対して選択的に結合可能なクラッチ
を備えた後進と前進に切換え可能なプラネタリギヤから
構成される。トロイダル型無段変速機６から出力された
一部の駆動力は、前輪駆動用のプロペラシャフト７、前
輪駆動用のプロペラシャフト７に接続されている前輪用
ディファレンシャルギヤ８、前輪用ディファレンシャル
ギヤ８の出力側に分割された状態でそれぞれ連結された
前輪駆動軸９、前輪駆動軸９に取り付けられた前輪１
０，１０に伝達される。トロイダル型無段変速機６から
出力された残りの駆動力は、後輪駆動用のプロペラシャ
フト１１、後輪駆動用のプロペラシャフト１１に接続さ
れている後輪用ディファレンシャルギヤ１２、後輪用デ
ィファレンシャルギヤ１２の出力側に分割された状態で
左右にそれぞれ連結された後輪駆動軸１３を介して後輪
駆動軸１３に取り付けられた後輪１４，１４に伝達され
る。運転者が操縦するステアリングホイール１５によ
り、前輪１０，１０が操舵される。
【００２２】トロイダル型無段変速機６には、後輪１４
側への動力伝達経路上の歯車に近接して、車速センサ１
６が配設されている。車速センサ１６は、後輪回転数
（車両速度Ｖに相当）を検出する。トロイダル型無段変
速機６には、また、前輪１０側への動力伝達経路上の歯
車に近接して、前輪回転数センサ１７が配設されてい
る。ステアリングホイール１５の操作角度を検出する操
舵角検出センサ１８は、前輪１０，１０の操舵角ζを検
出し、コントローラ３０に出力する。トロイダル型無段
変速機６には、また、後述する前輪用トロイダル変速部
のパワーローラの前輪実傾転角φａｆを検出する前輪用
傾転角センサ１９と、後輪用トロイダル変速部のパワー
ローラの後輪実傾転角φａｒを検出する後輪用傾転角セ
ンサ２０とが設けられている。
【００２３】コントローラ３０は、四輪駆動車１のアク
セルペダル踏込み量のようなアクセル操作量Ａｃ、車速
センサ１６が検出した車速Ｖ、及びエンジン回転数Ｎｅ
から成る予め定められているシフトマップを備えてお
り、前後輪用の変速部制御の基準となる後輪目標傾転角
φｃｒを後輪指令傾転角として出力する。後輪目標傾転
角度φｃｒに対する前輪目標傾転角度φｃｆの差として
の傾転角補正量Δφは、後述するように、タイヤ径比に
基づいて定めらるが、それについては後述する。従っ
て、前輪目標傾転角度φｃｆは、後輪目標傾転角度φｃ
ｒに傾転角補正量Δφを加算する補正を施すことにより
算出される。トロイダル型無段変速機６の前輪用トロイ
ダル変速部と後輪用トロイダル変速部とのトラニオンを
傾転軸方向に変位制御するため、各変速部に対応したト
ラニオンに関連するアクチュエータとしての油圧シリン
ダの前輪用油圧サーボ回路２１及び後輪用油圧サーボ回
路２２が配設されている。詳細には後述するように、ト
ロイダル変速部におけるパワーローラの目標傾転角は、
そのトロイダル変速部における目標変速比に対応してい
る。なお、ステアリングホイール１５を操舵角ζで操作
するときには、後輪１４が走行する軌跡と前輪１０が走
行する軌跡とが異なることに対応するため、タイヤ径比
による補正量に操舵角ζに基づいての補正量が加算され
る。操舵角ζを反対側に操作した場合のグラフは、図１
の補正回路３１に示すように、操舵角ζ＝０の縦軸に対
して対称である。ここでは車両が直進走行するときを想
定しているので、傾転角補正量Δφを操舵角ζに基づい
て補正することについてはこれ以上詳述しない。
【００２４】各油圧サーボ回路２１，２２は、それぞ
れ、コントローラ３０から出力される前輪目標傾転角φ
ｃｆ又は後輪目標傾転角φｃｒ、及び前輪用トロイダル
変速部において検出された前輪実傾転角φａｆ又は後輪
用トロイダル変速部において検出された後輪実傾転角φ
ａｒが入力され、これらに情報に基づいて、制御信号Ｕ
ｆ，Ｕｒを出力して各トロイダル変速部のアクチュエー
タとしての油圧シリンダの油圧を制御し、トラニオンの
傾転軸方向の変位を制御してパワーローラの傾転制御を
行い、各トロイダル変速部における変速動作を制御す
る。この発明による、コントローラ３０による変速部の
傾転角制御については後に詳述する。
【００２５】図２は、トロイダル型無段変速機６の内部
の構造を示す断面図であり、図１に示されたものと同一
の構成要素については、図１に付された符号と同一の符
号を付して重複する説明を省略する。図２を参照する
と、トロイダル型無段変速機６において、エンジン２か
らの出力は、トルクコンバータ３からクラッチユニット
４を介して主軸５に入力される。トロイダル型無段変速
機６は、主軸５の軸方向に隔置して配設され、且つ構造
が軸方向に対称的な、前輪用トロイダル変速部６ａと、
後輪用トロイダル変速部６ｂとから成るダブルキャビテ
ィ式のトロイダル型無段変速機である。各トロイダル変
速部６ａ，６ｂは、同じ構造を有しており、主軸５から
回転力が入力される入力ディスク４０、入力ディスク４
０に対向して主軸５に相対回転可能に装着された出力デ
ィスク４１、及び両ディスク４０，４１に接触し両ディ
スク４０，４１間に傾転可能に配設されたパワーローラ
４２から構成されており、パワーローラ４２の傾転に応
じてパワーローラ４２と両ディスク４０，４１との接触
点が変更されることにより、入力ディスク４０の回転が
無段階に変速されて出力ディスク４１に伝達される。
【００２６】前輪用トロイダル変速部６ａにおいては、
出力ディスク４１の回転は、スプロケット４４、４５及
びチェーン４６を有するチェーン伝動装置４３、更に回
転方向を後輪１４、１４と整合させるためのアイドラギ
ヤを含む歯車機構５１を介して前輪用プロペラシャフト
７から左右の前輪１０に伝達される。この際、前輪駆動
力は、前輪用ディファレンシャルギヤ８によって、ステ
アリングホイール１５の操舵角ζに応じて内輪と外輪と
で異なる回転数に応じて分配される。後輪用トロイダル
変速部６ｂにおいては、出力ディスク４１の回転は、ス
プロケット４８、４９及びチェーン５０を有するチェー
ン伝動装置４７から、カウンタシャフト５２上のギヤ５
３及び，主軸５と同軸に配置された後輪用プロペラシャ
フト１１上の歯車５４を介して後輪用プロペラシャフト
１１に伝達される。後輪用プロペラシャフト１１に連結
された後輪用ディファレンシャルギヤ１２によって、後
輪駆動力は、内輪と外輪とで異なる回転数に応じて分配
される。前輪回転数Ｎｆは、例えば、チェーン伝動装置
４３の出力側のスプロケット４５又はアイドラのような
歯車機構５１に対して設けられた前輪回転数センサ１７
によって検出され、後輪回転数Ｎｒは、例えば、カウン
タシャフト５２の出力側のギヤ５３に対して設けられた
車速センサ１６によって検出される。
【００２７】四輪駆動状態と二輪駆動状態との間で駆動
状態を切り換えるため、前輪駆動軸９には、左右の前輪
１０，１０を断接可能に連結しているクラッチ３５が設
けられている。クラッチ３５は、スプライン、及び当該
スプラインに対して噛合い方向に摺動して前記スプライ
ンと係合可能なスリーブから構成される駆動力断接装置
としてのディスコネクト（ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ）であ
る。前輪１０，１０には、それぞれアンチロックブレー
キ（ＡＢＳ）やトラクションコントロール用に輪速セン
サが設けられている。四輪駆動状態では前輪１０，１０
と後輪１４，１４との回転は互いに影響し合うので、ク
ラッチ３５を断状態として車両の駆動状態を二輪駆動状
態として、前輪１０，１０にそれぞれ設けられている輪
速センサが検出した検出値の平均値と後輪駆動軸１３に
ついて計測された回転数とに基づいて前後輪間のタイヤ
径の比が求められる。二輪駆動状態で且つ駆動力による
タイヤスリップの少ない直進定速走行時等（直進等加速
度走行であってもよい）に計測した前輪の回転数と後輪
の回転数とをそれぞれＮｆ、Ｎｒとすると、その比（後
輪の回転数Ｎｒを基準とする）αはタイヤ径比（前輪の
タイヤ径に対する後輪のタイヤ径の比）となる。 α＝Ｎｆ／Ｎｒ ・・（１） タイヤ径が異なっても、前後輪での周速が等しければ、
走行の際に前後輪での回転数が異なることによる動力循
環等の不都合を回避することができる。従って、後輪用
トロイダル変速部６ｂの変速比ｅｒに対する前輪用トロ
イダル変速部６ａの変速比ｅｆの比が（１）式で定める
回転数比αに等しくなる（（２）式）ように、各トロイ
ダル変速部６ａ，６ｂにおけるパワーローラ４２，４２
の傾転角φを制御すれば、四輪駆動車１の走行をスムー
ズにすることができる。 ｅｆ／ｅｒ＝α ・・（２） 実際には、変速比と傾転角とは、非線形な関係である
が、ハーフトロイダル型の無段変速機では、次のように
簡単に調整を図ることが可能である。
【００２８】コントローラ３０は、車両の運転状態に応
じて、後輪用トロイダル変速部６ｂにおける変速比の指
令値である後輪目標変速比ｅｃｒを設定する。コントロ
ーラ３０は、また、後輪用トロイダル変速部６ｂにおけ
る変速比の指令値である後輪目標変速比ｅｃｒに変速比
補正量Δｅを加算することによって補正して前輪用トロ
イダル変速部６ａにおける変速比の指令値である目標変
速比ｅｃｆを設定する。具体的には、目標変速比は、各
トロイダル変速部６ａ，６ｂにおけるパワーローラ４２
の傾転角に対応しているので、コントローラ３０は、後
輪用トロイダル変速部６ｂにおける後輪目標変速比ｅｃ
ｒとして、対応するパワーローラ４２の後輪目標傾転角
φｃｒを設定し、前輪用トロイダル変速部６ａにおける
前輪目標変速比ｅｃｆに対応して、（３）式に示すよう
に、後輪目標傾転角φｃｒに傾転角補正量Δφを加算・
補正して得られた前輪目標傾転角φｃｆを設定する。 φｃｆ＝φｃｒ＋Δφ ・・・（３）
【００２９】傾転角補正量Δφは、最大減速状態（例え
ば、シフトレバー位置がローの状態で、後輪傾転角φｒ
＝２０°）で、変速比の比ｅｆ／ｅｒ＝αとなるように
決定される。例えば、図３及び図４に示すようにキャビ
ティアスペクト比ｋ0 （＝ｅ 0 ／ｒ0 ；ここで、ｅ0 は
ディスク仮想最小半径、ｒ0 はハーフトロイダルの曲率
半径である）＝０．４５、半頂角θ0 ＝５７°のトロイ
ダル変速部の構造においては、 タイヤ径比α＝１．１（前輪タイヤ径が後輪タイヤ径に対して１０％小さい） に対して、傾転角補正量Δφ＝４°である。 ・・・（４）
【００３０】前輪タイヤ径が後輪タイヤ径に対して１０
％小さい場合には、前輪用トロイダル変速部６ａの前輪
目標変速比に対応したパワーローラ４２の前輪目標傾転
角φｃｆを、後輪用トロイダル変速部６ｂの後輪目標変
速比に対応したパワーローラ４２の後輪目標傾転角φｃ
ｒよりも、４°だけ増速側にシフトすれば、全変速比の
範囲に渡っておおよそｅｆ／ｅｒ＝１．１となる。な
お、この傾転角補正量Δφは、キャビティアスペクト比
ｋ0 及び半頂角θ0 の値、即ち、トロイダル変速部の構
造に応じて決まる値であり、初期値として記憶される値
である。
【００３１】図４は、横軸を後輪用トロイダル変速部６
ｂにおけるパワーローラ４２の傾転角φｒとしたとき
の、前輪変速比ｅｆ及び後輪変速比ｅｒの変化を示すグ
ラフである。傾転角φｒが２０°から８８°付近まで変
化したときの前輪変速比ｅｆが破線で示され、後輪変速
比ｅｒが実線で示されている。図４から分かるように、
ｅｆ／ｅｒ＝１．１を得るための前輪変速比ｅｆに対応
した傾転角φｆと後輪変速比ｅｒに対応した傾転角φｒ
との関係は、本来、非線形であるが、前輪側傾転角を後
輪側傾転角φｒより４°進めるという近似で置き換える
ことができる。
【００３２】また、図５は、前輪側の傾転角を後輪側の
傾転角より４°進めるという近似を設定をした場合にお
いて、横軸を後輪用トロイダル変速部６ｂにおけるパワ
ーローラ４２の傾転角φｒとしたときの、後輪変速比ｅ
ｒに対する前輪変速比ｅｆの比率（ｅｆ／ｅｒ）の本来
の比率（１．１又は１．０５）からのずれの変化を示し
たグラフである。上段のグラフが、タイヤ径比αが１．
１のときの比率（ｅｆ／ｅｒ）の変化を示しており、こ
の制御による最大誤差は変速比が１（傾転角φｒが約５
７°に相当）の付近で高々２．７％（（ｅｆ／ｅｒ）／
α＝１．１３／１．１＝１．０２７）である。
【００３３】同様にして、タイヤ径比α＝１．０５（前
輪タイヤ径が後輪タイヤ径に対して ５％小さい）の場合には、傾転角補正量Δφ＝２°である。 ・・・（５） また、図５の下段に示すグラフから分かるように、タイ
ヤ径比α＝１．０５の場合、理論値に対する最大誤差は
変速比が１の付近で１．２％（（ｅｆ／ｅｒ）／α＝
１．０６３／１．０５＝１．０１２）である。上記のト
ロイダル変速部の機種（トロイド曲面を定めるキャビテ
ィアスペクト比ｋ0 が０．４５であり、半頂角θ0 が５
７°）については、タイヤ径比αが１．１と１．０５の
場合において、傾転角補正量Δφをそれぞれ４°と２°
で近似しても、充分実用に耐え得ることが分かるので、
それ以外の値のタイヤ径比α（タイヤ径比αは、通常、
これらの値から大きく外れることはない）に対して、一
次関数で充分近似させることができる。即ち、傾転角補
正量Δφは、次のタイヤ径比αの式で表される。 Δφ＝４°×（α−１）×１０ ・・・（６） 異なる値のキャビティアスペクト比ｋ0 及び半頂角θ0
を有するトロイダル変速部に対しては、（６）式のαに
係る係数は、４°とは異なる値になるので、変速機の機
種に応じた実験値としてマップに記憶しておくことがで
きる。
【００３４】図５から理解されるように、後輪用トロイ
ダル変速部６ｂのパワーローラ４２の傾転角φｒの大き
さに応じて、変速比の比（ｅｆ／ｅｒ）は若干の誤差を
生じているので、この誤差を解消するため、傾転角φｒ
の大きさに応じて傾転角補正量Δφを更に補正すること
が可能である。そのような再度補正を加えることによ
り、タイヤ径差に起因した四輪駆動時の動力循環等の不
具合を一層回避することができる。
【００３５】トロイダル型無段変速機６はパラレル・ハ
ーフトロイダル型であり、パワーローラ４２の傾転角φ
と、各トロイダル変速部６ａ，６ｂの出力軸回転数Ｎ3
との関係について、図３に基づいて説明する。図３にお
いて、入力ディスク４０及び出力ディスク４１の回転数
をＮ1 , Ｎ3 とし、入力ディスク４０及び出力ディスク
４１とパワーローラ４２との接触点Ｃ1 ，Ｃ3 における
半径（接触半径）をｒ 1 ，ｒ3 とし、入力ディスク４０
及び出力ディスク４１の接触面の延長面（断面図である
図４の円弧面）と主軸５との最短径をｅ0 とし、トラニ
オンの傾転軸線５５の回りにおいて両ディスクの中心対
称面と一方の接触点Ｃ1 ，Ｃ3 までの角度を傾転角φと
し、両接触点Ｃ1 ，Ｃ3 を見込む角度の半分を半頂角θ
0 とし、トラニオンの傾転軸線５５からパワーローラ４
２の接触点Ｃ1 ，Ｃ3 までの距離、即ち、ハーフトロイ
ダルの曲率半径をｒ0 とし、ディスク仮想最小半径をｅ
0とすると、幾何学的な関係から次の式が成り立つ。 一方、ｒ1 ，ｒ3 の比は、パワーローラ４２の回転を仲
立ちとして、入力ディスク４０及び出力ディスク４１の
回転数と反比例の関係にあり、入力ディスク４０の回転
数Ｎ1 及に対する出力ディスク４１の回転数Ｎ3 の比と
しての変速比ｅは、ｒ1 ，ｒ3 の比から次の（３）式と
して求められる。なお、この明細書において、変速比
は、出力回転数を入力回転数で割った値である。 ｅ＝Ｎ3 ／Ｎ1 ＝ｒ1 ／ｒ3 ＝ （１＋ｋ0 −ｃｏｓφ）／［（１＋ｋ0 −ｃｏｓ（２θ0 −φ）］ ・・・（７） ここで、ｋ0 は、既に記述したように、キャビティアス
ペクト比（＝ｅ0 ／ｒ 0 ）と呼ばれるキャビティの幾何
学的な特徴を表す数値である。
【００３６】次に、前輪用トロイダル変速部６ａにおけ
るパワーローラ４２の傾転角φｆと後輪用トロイダル変
速部６ｂにおけるパワーローラ４２の傾転角φｒの関係
について説明する。前輪１０と後輪１４の回転数をそれ
ぞれＮｆ，Ｎｒとすると、（１）式から、タイヤ径比補
正制御が行われている場合には、α＝Ｎｆ／Ｎｒであ
る。前輪用トロイダル変速部６ａの出力ディスク４１と
前輪１０との減速比と、後輪用トロイダル変速部６ｂの
出力ディスク４１と後輪１４との減速比とは、通常等し
いから、前輪用トロイダル変速部６ａと後輪用トロイダ
ル変速部６ｂの出力ディスク４１の回転数をそれぞれＮ
ｆ3 ，Ｎｒ3 としたときの比（Ｎｆ3 ／Ｎｒ3 ）もαに
等しい。
【００３７】前輪及び後輪用の各トロイダル変速部６
ａ，６ｂの入力回転数は、主軸５の回転数であって同じ
値であるから、（７）式において、各トロイダル変速部
６ａ，６ｂのパワーローラ４２，４２の傾転角φｆ，φ
ｒを用いると、 ｅｆ＝Ｎｆ3 ／Ｎ1 ＝（１＋ｋ0 −ｃｏｓφｆ）／ ［（１＋ｋ0 −ｃｏｓ（２θ0 −φｆ）］ ｅｒ＝Ｎｒ3 ／Ｎ1 ＝（１＋ｋ0 −ｃｏｓφｒ）／ ［（１＋ｋ0 −ｃｏｓ（２θ0 −φｒ）］ ・・・（８） 両者の比をとることにより、 ｅｆ／ｅｒ＝Ｎｆ3 ／Ｎｒ3 ＝α＝ ＝｛（１＋ｋ0 −ｃｏｓφｆ）／［（１＋ｋ0 −ｃｏｓ（２θ0 −φｆ）］｝／ ｛（１＋ｋ0 −ｃｏｓφｒ）／［（１＋ｋ0 −ｃｏｓ（２θ0 −φｒ）］｝ ・・・（９） （８）式の変速比ｅｒは、後輪用トロイダル変速部６ｂ
におけるパワーローラ４２の傾転角φｒの関数であり、
（９）式にタイヤ径比αと、後輪用傾転角φｒを代入
し、前輪用傾転角φｆを演算で求める。また、予め、後
輪用傾転角φｒ毎の前輪用傾転角φｆをマップとして記
憶しておくことができ、この関数のグラフが図４に示さ
れている。
【００３８】上記に実施例では、後輪目標変速比ｅｃｒ
を基準にして後輪目標変速比ｅｃｒを補正することで前
輪目標変速比ｅｃｆを算出していたが、タイヤ径比の変
化に応じた変速比補正制御については、前輪側又は後輪
側の目標変速比のいずれかを基準とすればよい。タイヤ
径比の変化に応じた変速比補正制御のみならず、操舵角
ζに応じてタイトコーナブレーキ現象を回避するための
変速比比制御を合わせて行う場合には、取り得る変速比
範囲を考慮して後輪目標変速比ｅｃｒを更に下げる補正
をするような制御を行わずに済ませるため、後輪目標変
速比ｅｃｒを基準にすることが好ましい。また、上記の
実施例では、クラッチ３５としての駆動力断接装置を、
前輪用デファレンシャルギヤ８内の一方の前輪駆動軸９
に設けたが、前輪用トロイダル変速部６ａと前輪用デフ
ァレンシャルギヤ８の間に駆動力断接装置を設けて、駆
動力を断接するようにしてもよい。更にまた、駆動力断
接装置を設けずに、トロイダル変速部６ａ，６ｂの各油
圧サーボ回路２１，２２における反力を測定し、その偏
差からタイヤ径比を求めることも可能である。
【００３９】
【発明の効果】この発明は、上記のように構成されてい
るので、次のような効果を奏する。即ち、この四輪駆動
車における前後輪変速装置においては、車両がスリップ
を生じていない直進・定速走行をしているときに二輪駆
動状態に切換え、二輪駆動状態において前輪と後輪との
タイヤ径比を算出し、検出手段が検出した車両の運転状
態に基づいて算出した目標変速比を後輪用無段変速部に
おける後輪目標変速比に設定し、タイヤ径比に基づいて
目標変速比を補正することにより求めた変速比を前輪用
無段変速部における前輪目標変速比に設定している。即
ち、後輪目標変速比を基準にして、後輪目標変速比をタ
イヤ径比に基づいて補正することにより前輪目標変速比
が算出され設定されている。タイヤ径比の変化が変速比
補正量に及ぼす影響はある小さい範囲に納まるので、後
輪目標変速比が変化した場合においても、後輪目標変速
比を補正して前輪目標変速比を算出する際の変速比補正
量をタイヤ径比に応じた一定の値に定めることができ、
前輪目標変速比を容易に算出することができる。前後輪
のタイヤ径の違いに応じて前後輪の周速が同じになるよ
うに前後輪の変速比が個別に制御されるので、前輪と後
輪とでタイヤ径に差が生じても、車両は、四輪駆動車と
して、動力循環のないスムーズな四輪駆動を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による前後輪変速装置が適用される四
輪駆動車の概略平面図である。
【図２】図１に示す四輪駆動車における前後輪変速装置
の縦断面図である。
【図３】トロイダル変速部におけるパワーローラの傾転
角φと出力軸回転数Ｎ3 との関係を示す説明図である。
【図４】この発明による四輪駆動車における前後輪変速
装置において、後輪用トロイダル変速部における傾転角
φｒと、前輪用トロイダル変速部及び後輪用トロイダル
変速部における変速比との関係を示すグラフである。
【図５】この発明による四輪駆動車における前後輪変速
装置において、後輪用トロイダル変速部における傾転角
φｒと、前輪用トロイダル変速部及び後輪用トロイダル
変速部における両変速比のずれ変化との関係を示すグラ
フである。
【符号の説明】
１ 四輪駆動車 ２ エンジン ５ 主軸 ６ トロイダル型無段変速機 ６ａ 前輪用無段変速部（前輪用トロイダル変速部） ６ｂ 後輪用無段変速部（後輪用トロイダル変速部） ７ 前輪駆動軸（前輪用プロペラシャフト） １０ 前輪 １１ 後輪駆動軸（後輪用プロペラシャフト） １４ 後輪 １８ 操舵角検出センサ ３０ コントローラ ３１ 補正回路 ４０ 入力ディスク ４１ 出力ディスク ４２ パワーローラ φ 傾転角 Δφ 変速比補正量 Ｃ1 ，Ｃ3 接触点 α タイヤ径比 ｅｃｆ 前輪目標変速比 ｅｃｒ 後輪目標変速比 Δｅ 変速比補正量 Ｎｆ3 前輪回転数 Ｎｒ3 後輪回転数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 59:24 Ｆ１６Ｈ 59:24 59:44 59:44 59:58 59:58 59:70 59:70 63:06 63:06 Ｆターム(参考） 3D036 GA11 GA26 GA41 GA45 GB03 GB05 GB13 GD03 GD04 GE02 GE04 GG17 GG25 GG35 GG40 GG42 GH18 GH20 GJ17 3D043 AA01 AB17 EA02 EA11 EA31 EA40 EA42 EA43 EB03 EB06 EB12 EB13 EB14 EE02 EE03 EE06 EE07 EE12 EF02 EF06 EF09 EF12 EF16 EF17 EF22 EF24 3J051 AA03 AA08 BA03 BB02 BD02 BE09 CA05 CB06 DA06 DA09 ED05 ED17 FA01 3J552 MA09 MA12 MA26 NA02 NB01 PA32 PA34 PA61 PA70 SB01 TA01 VA24W VA24Y VA32Z VA74W VA74Y VB01Z VB02W VC03Z VD02Z VD14Z

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力回転を変速して前輪を駆動する前輪
    駆動軸に出力する前輪用無段変速部、入力回転を変速し
    て後輪を駆動する後輪駆動軸に出力する後輪用無段変速
    部、車両の運転状態を検出する検出手段、及び前記検出
    手段が検出した車両の運転状態に基づいて前記前輪用無
    段変速部と前記後輪用無段変速部とを変速制御するコン
    トローラを具備し、前記コントローラは、前記車両が直
    進・定速走行をしている時において前記前輪と前記後輪
    とのタイヤ径比を算出し、前記検出手段が検出した前記
    車両の運転状態に基づいて算出した目標変速比を前記後
    輪用無段変速部における後輪目標変速比に設定し、前記
    タイヤ径比に基づいて前記目標変速比を補正することに
    より求めた変速比を前記前輪用無段変速部における前輪
    目標変速比に設定することから成る四輪駆動車における
    前後輪変速装置。
  2. 【請求項２】 前記コントローラは、前記タイヤ径比
    を、前記前輪駆動軸と前記後輪駆動軸の回転数の比から
    算出することから成る請求項１に記載の四輪駆動車にお
    ける前後輪変速装置。
  3. 【請求項３】 前記コントローラは、前記タイヤ径比に
    基づいて算出された変速比補正量を前記目標変速比に加
    算することにより前記前輪目標変速比を求めることから
    成る請求項１又は２に記載の四輪駆動車における前後輪
    変速装置。
  4. 【請求項４】 前記コントローラは、前記変速比補正量
    を、前記タイヤ径比を変数として予め定められた演算式
    又はマップに基づいて算出することから成る請求項３に
    記載の四輪駆動車における前後輪変速装置。
  5. 【請求項５】 前記マップは、前記演算式から算出され
    た前記変速比補正量の近似値に基づいて予め作成されて
    いることから成る請求項４に記載の四輪駆動車における
    前後輪変速装置。
  6. 【請求項６】 前記コントローラは、算出された前記変
    速比補正量を前記タイヤ径比に基づいて更に補正するこ
    とから成る請求項４又は５に記載の四輪駆動車における
    前後輪変速装置。
  7. 【請求項７】 前記前輪用無段変速部と前記後輪用無段
    変速部とは、それぞれ、駆動力が入力される入力ディス
    ク、前記入力ディスクに対向して配置され且つ前記前輪
    駆動軸又は前記後輪駆動軸に連結された出力ディスク、
    及び前記入力ディスクと前記出力ディスクとの間に傾転
    可能に配置され前記入力ディスクと前記出力ディスクと
    の接触点を変更することにより前記入力ディスクの回転
    を無段階に変速して前記出力ディスクに伝達するパワー
    ローラを備えているトロイダル型無段変速部であること
    から成る請求項１〜６のいずれか１項に記載の四輪駆動
    車における前後輪変速装置。
  8. 【請求項８】 前記パワーローラは、アクチュエータに
    よって傾転軸方向に移動可能なトラニオンに回転自在に
    支持されており、前記コントローラは、前記前輪用無段
    変速部と前記後輪用無段変速部とにおいて、それぞれ、
    前記前輪目標変速比又は前記後輪目標変速比と前記出力
    ディスクの回転に基づいて算出される前輪実変速比又は
    後輪実変速比との偏差に基づいて、前記アクチュエータ
    の作動を制御することにより、前記パワーローラの傾転
    角をフィードバック制御することから成る請求項７に記
    載の四輪駆動車における前後輪変速装置。
  9. 【請求項９】 前記コントローラは、前輪目標変速比及
    び前記後輪目標変速比に対応して、それぞれ、前記前輪
    用無段変速部における前記パワーローラの前輪目標傾転
    角、又は前記後輪用無段変速部における前記パワーロー
    ラの後輪目標傾転角を設定し、前記前輪目標傾転角及び
    前記後輪目標傾転角に基づいて前記前輪用無段変速部及
    び前記後輪用無段変速部を変速制御することから成る請
    求項７又は８に記載の四輪駆動車における前後輪変速装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記前輪用無段変速部と前記後輪用無
    段変速部とは、前記車両のエンジンからの出力が出力さ
    れる主軸上に、前記各入力ディスクを前記主軸に連結し
    た状態で軸方向に対向して配置されたダブルキャビティ
    式トロイダル型無段変速機を構成していることから成る
    請求項７〜９のいずれか１項に記載の四輪駆動車におけ
    る前後輪変速装置。
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